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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6556746
(24)【登録日】2019年7月19日
(45)【発行日】2019年8月7日
(54)【発明の名称】多くの新規用途を有する自動タワー
(51)【国際特許分類】
A01G 31/06 20060101AFI20190729BHJP
A01G 31/04 20060101ALI20190729BHJP
A01G 9/02 20180101ALI20190729BHJP
【ＦＩ】
A01G31/06
A01G31/04 B
A01G9/02 B
【請求項の数】15
【全頁数】25
(21)【出願番号】特願2016-557200(P2016-557200)
(86)(22)【出願日】2014年12月4日
(65)【公表番号】特表2016-539662(P2016-539662A)
(43)【公表日】2016年12月22日
(86)【国際出願番号】GB2014053599
(87)【国際公開番号】WO2015082924
(87)【国際公開日】20150611
【審査請求日】2017年11月6日
(31)【優先権主張番号】1321389.7
(32)【優先日】2013年12月4日
(33)【優先権主張国】GB
(73)【特許権者】
【識別番号】516166199
【氏名又は名称】インテリジェント グロース ソリューションズ リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＬＬＩＧＥＮＴ ＧＲＯＷＴＨ ＳＯＬＵＴＩＯＮＳ ＬＩＭＩＴＥＤ
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】100186015
【弁理士】
【氏名又は名称】小松 靖之
(74)【代理人】
【識別番号】100173794
【弁理士】
【氏名又は名称】色部 暁義
(72)【発明者】
【氏名】ヘンリー アクロイド
(72)【発明者】
【氏名】ピーター ティレル
(72)【発明者】
【氏名】ルイス マリオット
(72)【発明者】
【氏名】デイビッド スコット
【審査官】
竹中 靖典
(56)【参考文献】
【文献】
実開平０４−０６５０５５（ＪＰ，Ｕ）
【文献】
特表２０１０−５０６５８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平１１−２７５９９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０７−１１１８２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１２−２１０１５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００７−１５９４１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−２９１１８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１１−２２９４５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１３−０５１９２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２０１０／０２９９９３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
登録実用新案第３１５８２４６（ＪＰ，Ｕ）
【文献】
特開２０１０−１３６７２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００４−３２９１３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１２−２１０１８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２０１２／００６０４１６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
国際公開第２０１３／１１３０９６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
中国特許出願公開第１０１６４７３８６（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ａ０１Ｇ ３１／００ − ３１／０６
Ａ０１Ｇ ９／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の統合型栽培トレイを有する自動多層垂直栽培保管タワー（１５）において、
複数の個別の栽培トレイユニット（１）の積層体（２１）、（２２）を２つ備えた前記タワーであって、前記各トレイの下面（５）には植物栽培に適合する照明源（６）が収容され、
前記複数のトレイは前記一対の積層体の内部において垂直方向に保管され、
前記積層体は前記保管タワー内において中央昇降機構（１８）の両側にあり、
前記栽培トレイは前記タワー内部の昇降位置と保管位置の間を機械的に移送され、
前記栽培トレイは前記保管位置から管理位置まで自動的に取り出し可能であり、前記管理位置は前記タワーの外部にあり、
前記管理位置は少なくとも１つの中央ワークステーション（１６）と一直線上にあり、
前記各中央ワークステーションは、１つまたは複数の栽培トレイにアクセスするための少なくとも１つの開口を前記タワーの外部に備えた、自動多層垂直栽培保管タワー（１５）。
複数の個別の栽培トレイユニット（１）の積層体（２１）、（２２）を２つ備えた前記タワーであって、前記各トレイの下面（５）には植物栽培に適合する照明源（６）が収容され、
前記複数のトレイは前記一対の積層体の内部において垂直方向に保管され、
前記積層体は前記保管タワー内において中央昇降機構（１８）の両側にあり、
前記栽培トレイは前記タワー内部の昇降位置と保管位置の間を機械的に移送され、
前記栽培トレイは前記保管位置から管理位置まで自動的に取り出し可能であり、前記管理位置は前記タワーの外部にあり、
前記管理位置は少なくとも１つの中央ワークステーション（１６）と一直線上にあり、
前記各中央ワークステーションは、１つまたは複数の栽培トレイにアクセスするための少なくとも１つの開口を前記タワーの外部に備えた、自動多層垂直栽培保管タワー（１５）。
【請求項2】
低電圧ＤＣ照明源（６）を有する、請求項１に記載の自動タワー。
【請求項3】
前記照明はＬＥＤ照明源（６）により供給される、請求項１または２に記載の自動タワー。
【請求項4】
植物栽培に適合する前記照明源（６）は各トレイ（１）の下に配置される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動タワー。
【請求項5】
ＬＥＤ照明源（６）を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の自動タワーであって、トレイ（１）の下面（５）にある前記ＬＥＤ照明（８）は、該トレイが保管・栽培位置にあるとき自動的に稼働する、自動タワー。
【請求項6】
各トレイの下面（５）に収容され、植物栽培に適合するＬＥＤ照明源（６）を有する請求項１〜５のいずれか一項に記載の自動タワーであって、前記ＬＥＤ照明源は一体型ヒートシンクを備えており、低電圧ＤＣで動作してトレイ単位で照明の波長および強度を変化させることが可能な、自動タワー。
【請求項7】
植物栽培に適合する前記照明源（６）は、前記各トレイ（１）の下に配置されるとともに、第１のトレイ（１ａ）の下面（５）と第２のトレイ（１ｂ）の栽培領域の中間に配置された枠組みトレイ（３５ａ）により供給される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の自動タワー。
【請求項8】
１つのトレイ（１）と別のトレイの間の垂直方向空間は、植物栽培サイクルの間中変化させることができ、そこでは前記各トレイ間の最小垂直方向空間は少なくとも該トレイ（１）の高さである、請求項１〜７のいずれか一項に記載の自動タワー。
【請求項9】
前記タワー（１５）の両側にあるモータ（３６）、（３７）を同期させる昇降重量シャフト（３５）を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の自動タワー。
【請求項10】
温度・湿度・ＣＯ２濃度を制御するために換気・冷却システム（２３）、（２７）をさらに備えた、請求項１〜９のいずれか一項に記載の自動タワー。
【請求項11】
植物栽培に用いられる、一連の請求項１〜１０のいずれか一項に記載の自動タワー（１５）。
【請求項12】
１つまたは複数の請求項１〜１１のいずれか一項に記載の自動垂直保管タワー（１５）で植物を栽培する方法。
【請求項13】
前記１つまたは複数のタワー（１５）内部において温度・湿度・ＣＯ２濃度が制御される、請求項１２に記載の完全に自動化された植物栽培方法。
【請求項14】
１つまたは複数の請求項１〜１１のいずれか一項に記載の自動垂直保管タワー（１５）を備えた植物栽培システムであって、前記各タワーは複数の統合型栽培トレイ（１）を備えており、前記各トレイの下面（５）には植物栽培と適合する照明源（６）が収容され、前記複数のトレイは、前記各保管タワー内の中央昇降機構（１８）の両側にある一対の積層体（２１）、（２２）内において垂直方向に保管される、植物栽培システム。
【請求項15】
湿度および／または温度制御された保管を可能にする、複数の統合型栽培トレイを有する自動多層垂直栽培保管タワー（１５）の使用において、
複数の個別の保管トレイユニット（１）の積層体（２１、２２）を２つ備えた上記タワーの使用であって、前記各トレイの下面（５）は照明源を収容するように構成でき、
前記複数のトレイは前記一対の積層体内部において垂直方向に保管され、
前記積層体は前記保管タワー内において中央昇降機構（１８）の両側にあり、
前記保管トレイは前記タワー内部の昇降位置と保管位置の間を機械的に移送され、
前記保管トレイは、前記保管位置から管理位置まで自動的に取り出し可能であり、前記管理位置は前記タワーの外部にあり、
前記管理位置は少なくとも１つの中央ワークステーション（１６）と一直線上にあり、
前記各中央ワークステーションは、１つまたは複数の保管トレイにアクセスするための少なくとも１つの開口を前記タワーの外部に備えた、自動多層垂直栽培保管タワー（１５）の使用。
複数の個別の保管トレイユニット（１）の積層体（２１、２２）を２つ備えた上記タワーの使用であって、前記各トレイの下面（５）は照明源を収容するように構成でき、
前記複数のトレイは前記一対の積層体内部において垂直方向に保管され、
前記積層体は前記保管タワー内において中央昇降機構（１８）の両側にあり、
前記保管トレイは前記タワー内部の昇降位置と保管位置の間を機械的に移送され、
前記保管トレイは、前記保管位置から管理位置まで自動的に取り出し可能であり、前記管理位置は前記タワーの外部にあり、
前記管理位置は少なくとも１つの中央ワークステーション（１６）と一直線上にあり、
前記各中央ワークステーションは、１つまたは複数の保管トレイにアクセスするための少なくとも１つの開口を前記タワーの外部に備えた、自動多層垂直栽培保管タワー（１５）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、垂直積層多層システムにおいて適切な照明を伴う任意のトレイ、鉢、空中、および水耕植物栽培システムに関する。
【0002】
この発明は、植物栽培に適合する適切な照明構成と栽培を組み合わせた装置にも関連する。
【0003】
この発明は、各植物栽培トレイの下に配置された植物栽培に適合する適切な照明構成と栽培を組み合わせた装置にも関連する。
【0004】
この発明は、栽培・照明統合型トレイにおいて適切な照明源と栽培を組み合わせた装置にも関連する。
【0005】
本発明は、温度および／または湿度制御された物質保管に適した垂直積層多層保管システムに関する。
【0006】
この発明は、保管効率を高めるために、被覆された自立保管タワー内部において垂直積層システムを自動化することにも関連する。
【0007】
この発明は、保管効率を高めるために、適切な建物内部に配置された非被覆自立保管タワー内部において垂直積層システムを自動化することにも関連する。
【0008】
この発明は、温度およびＣＯ２濃度を精密に制御するための内部換気システム用の装置にも関連する。
【0009】
この発明は、保管タワー内部で安全かつ効率のよい自動電力供給接続を行うための装置にも関連する。
【0010】
この発明は、栽培パラメータの監視および管理をリアルタイムで行うために、保管タワー内部の個々の保管タワーと個々の保管トレイの両方から自動的にデジタルデータを収集・報告することにも関連する。
【0011】
この発明は、保管物質に関するパラメータの監視および管理をリアルタイムで行うために、保管タワー内部の個々の保管タワーと個々の保管トレイの両方から自動的にデジタルデータを収集・報告することにも関連する。
【背景技術】
【0012】
歴史的に、商業的園芸農業では植物はグリーンハウス内でさまざまな形態の照明（典型的にはＨＩＤナトリウムランプ）の下で栽培されてきた。これらランプから発生する大量の熱による損傷を回避するため、照明は植物の頭上高く（典型的には２ｍ）に配置される。高密度で植えられた作物・苗木・その他の繁殖物は、典型的には蛍光灯下で栽培され、また多層となるよう垂直方向に積層されている。発光ダイオード（ＬＥＤ）照明技術の導入、および特には電力・効率・コスト削減の急速な向上に伴い、この多層を利用した手法を用いた商業的園芸農業において栽培可能な植物の幅が広がった。しかしながら、これらの静的な多層システムでは植物へのアクセスが困難であり、また固定構造内では可能な高さや照明装置が限られてしまう。いくつかのシステムでは、植物は静的多層システム内を運搬され、これにより充填・抜き取りを行うための運搬機の各端部におけるアクセスは部分的に改善される。しかしながら、各層と照明の間の高さは固定されたままである。さらに、複雑な散水システムを敷設しなくてはならないうえ、このシステムは適用性が低く維持が困難であると同時に特に典型的には２４０Ｖの交流に接続されている照明付近では危険も生じる。ＬＥＤ照明技術を大規模かつ安全な環境において最大限に利用しつつも、上記作業を自動化するとともにこのような多層植物栽培システムを構築および運営するコストを削減する必要性がある。
【発明の概要】
【0013】
本発明は、複数の統合型栽培トレイを有する自動垂直保管タワーと、１つまたは複数のそのようなタワー内で植物を栽培する方法とを含む。これらトレイは、水耕、空中、トレイ、または鉢に基づく植物栽培システムを保持するように構成することもできるし、または純粋に照明アレイの支持に用いることもできる。トレイの下面には適切な照明源が配置され、この照明源は典型的には複数のＬＥＤ照明片により供給される。
【0014】
本発明の第１の態様によれば、複数の統合型栽培トレイを有する自動多層垂直栽培保管タワーにおいて、複数の個別の栽培トレイユニットの積層体を２つ備えた上記タワーであって、植物栽培に適合する照明源が各トレイの下に配置され、
上記複数のトレイは上記一対の積層体内部において垂直方向に保管され、
上記積層体は上記保管タワー内において中央昇降機構の両側にあり、
上記栽培トレイは上記タワー内部で昇降位置と保管位置の間を機械的に移送され、
上記栽培トレイは保管位置から管理位置まで自動的に取り出すことができ、この管理位置は上記タワーの外部にあり、
上記管理位置は少なくとも１つの中央ワークステーションと一直線上にあり、
上記各中央ワークステーションは、１つまたは複数の栽培トレイにアクセスするための少なくとも１つの開口をタワーの外部に備えた、自動多層垂直栽培保管タワーが提供される。
【0015】
さらなる態様によれば、上記植物栽培に適合する照明源は各栽培トレイの下に配置されており、この栽培トレイは、トレイ基部の下面に照明を備えるか、または照明をその上に有する対応する枠組みトレイを備えており、この枠組みトレイは栽培トレイの真下で栽培トレイと共に配置されるか、または栽培トレイがトレイ基部の下面に照明を備えるとともに照明をその上に有する対応する枠組みトレイを有している。
【0016】
さらなる態様によれば、各トレイの下面には植物栽培に適合する照明源が収容される。
【0017】
別の態様によれば、植物栽培に適合する照明源は、各トレイの下に配置されるともに、第１のトレイの下面と第２のトレイの栽培領域の中間に配置される枠組みトレイにより可能になる。
【0018】
本発明の第１の態様によれば、統合型栽培トレイを有する自動多層垂直栽培保管タワーにおいて、複数の個別の栽培トレイユニットの積層体を２つ備えた上記タワーであって、植物栽培に適合する照明源が各トレイの下に配置され、
上記複数のトレイは上記一対の積層体内部において垂直方向に保管され、
上記積層体は上記保管タワー内において中央昇降機構の両側にあり、
上記栽培トレイは上記タワー内部で昇降位置と保管位置の間を機械的に移送され、
上記栽培トレイは、保管位置から管理位置まで自動的に取り出すことができ、この管理位置は上記タワーの外部にあり、
上記管理位置は少なくとも１つの中央ワークステーションと一直線上にあり、
上記各中央ワークステーションは、１つまたは複数の栽培トレイにアクセスするための少なくとも１つの開口をタワーの外部に備えており、
上記栽培トレイは、トレイ基部の下面に照明を備えるか、または照明をその上に有する対応する枠組みトレイを備えており、この枠組みトレイは栽培トレイの真下で栽培トレイと共に配置されるか、または栽培トレイがトレイ基部の下面に照明を備えるとともに照明をその上に有する対応する枠組みトレイを備えるか、あるいはそのような栽培トレイの混合体か組み合わせを有し、
１つまたは複数の栽培・共配置枠組みトレイを備える場合、この栽培・共配置枠組みトレイは、積層体として保管されるとともに、個別のユニットとして栽培タワーに独立して出し入れすることもできる、自動多層垂直栽培保管タワーが提供される。
【0019】
本発明の一態様によれば、統合型栽培トレイを有する自動多層垂直栽培保管タワーにおいて、複数の個別のトレイユニットの積層体を２つ備えた上記タワーであって、各トレイの下面には植物栽培に適合する照明源が収容され、
上記複数のトレイは上記一対の積層体内部において垂直方向に保管され、
上記積層体は上記保管タワー内において中央昇降機構の両側にあり、
上記栽培トレイは上記タワー内部で昇降位置と保管位置の間を機械的に移送され、
上記栽培トレイは、保管位置から管理位置まで自動的に取り出すことができ、この管理位置は上記タワーの外部にあり、
上記管理位置は少なくとも１つの中央ワークステーションと一直線上にあり、
上記各中央ワークステーションは、１つまたは複数の栽培トレイにアクセスするための少なくとも１つの開口をタワーの外部に備えた、自動多層垂直栽培保管タワーが提供される。
【0020】
本発明のさらなる態様によれば、１つまたは複数の上記第１の態様に係る自動垂直保管タワーを備えた植物栽培システムであって、各タワーは複数の栽培トレイを有し、植物栽培に適合する照明源が各トレイの下に配置され、これらトレイは各保管タワー内で中央昇降機構の両側にある一対の積層体に垂直方向に保管される、上記植物栽培システムが提供される。
【0021】
別の態様によれば、植物栽培システムであって、各トレイの下面には植物栽培に適合する照明源が収容されている、上記植物栽培システムが提供される。
【0022】
一態様によれば、植物栽培システムであって、植物栽培に適合する照明源が各トレイの下に配置され、この照明源は第１のトレイの下面と第２のトレイの栽培領域の中間に配置された枠組みトレイにより可能になる、上記植物栽培システムが提供される。
【0023】
本発明のさらなる態様によれば、１つまたは複数の上記第１の態様に係る自動垂直保管タワーを備えた植物栽培システムであって、各タワーは複数の統合型栽培トレイを有し、各トレイの下面には植物栽培に適合する照明源が収容され、これらトレイは各保管タワー内で中央昇降機構の両側にある一対の積層体内において垂直方向に保管される、上記植物栽培システムが提供される。
【0024】
以下でこれら態様を詳細に説明する。
【0025】
本発明によれば、複数の統合型栽培トレイを有する自動多層垂直栽培保管タワーであって、植物栽培に適合する照明源が各トレイの上または下に配置されている上記タワーが提供される。
【0026】
上記照明源を各栽培トレイの下に配置するためのさまざまな方法を以下で詳細に説明する。
【0027】
本発明の一態様によれば、複数の統合型栽培トレイを有する自動垂直保管タワーであって、各トレイの下面には植物栽培に適合する照明源が収容される上記タワーと、１つまたは複数の上記保管タワー内で植物を栽培する方法とが提供される。
【0028】
なお、植物栽培に適合する照明源の相対位置と本明細書で規定する各植物栽培トレイに関連して使われる「照明源を収容する」という用語は、図１に示す態様のような各植物栽培トレイの下面に統合された照明源と、各トレイの下に配置された照明源と、図１６に示す態様のような各トレイの下に配置され植物栽培に適合するとともに第１のトレイの下面と第２のトレイの栽培領域の中間に配置された枠組みトレイにより可能になる照明源とを包含する。
【0029】
なお、枠組みトレイ構成を採用する場合、１つまたは複数の枠組みトレイと複数の栽培トレイとを備えた栽培・照明複合型ユニットは、図１６に示すように例えばタワー領域が追加の垂直照明を要する植物の栽培に指定された場合などは、積層された枠組み・栽培トレイの群として本明細書で規定する栽培タワー内に積層してもよいし、または特定の栽培システムのニーズに合わせて、１つもしくは複数の積層された枠組み・栽培トレイを、栽培タワーの異なる領域に配置してもよい。
【0030】
したがって、本発明によれば、複数の統合型栽培トレイを有する自動多層垂直栽培保管タワーであって、植物栽培に適合する照明源が以下から選択されるトレイ・照明複合型ユニットの使用により各トレイの下に配置される、上記タワーが提供される。それらトレイ・照明複合型ユニットは、トレイ基部の下面に配置された照明を有するトレイ、照明をその上に有する共配置された枠組みトレイを有するトレイ、トレイ基部の下面に配置された照明と照明をその上に有する共配置された枠組みトレイとを有するトレイ、またはそれらの混合体や組み合わせである。
【0031】
本発明によれば、複数の統合型栽培トレイを有する自動多層垂直栽培保管タワーであって、植物栽培に適合する照明源が各トレイの下に配置される、上記タワーが提供される。
【0032】
上記照明源を各栽培トレイの下に配置するためのさまざまな方法を以下で詳細に説明する。
【0033】
一態様によれば、本明細書で規定する統合型栽培トレイ、すなわち栽培トレイまたはトレイ挿入物は、個別の栽培・照明複合型ユニットであって、照明は栽培トレイの下に配置されている。この場合の使用に適した個別の栽培・照明トレイユニットを図１および図３に示す。
【0034】
一態様によれば、本明細書で規定する統合型栽培トレイ、すなわち栽培トレイまたはトレイ挿入物は、照明を供給するために栽培トレイおよび枠組みトレイを有する栽培・照明複合型トレイ装置であって、枠組みトレイは栽培トレイの下に配置される。この場合の使用に適した個別の栽培・照明複合トレイユニットを図１６に示す。
【0035】
なお、本明細書に記載するすべての態様における照明源はＬＥＤ照明である。
【0036】
本発明に係る自動保管タワーでは、大量の上記統合型栽培トレイを中央昇降機構の両側に一対の積層体として垂直方向に保管することで、複数の個別の栽培トレイユニットの積層体を２つ備えた多層垂直栽培タワー保管システムを構成することができる。任意の特定の保管タワーシステム内部に収納できる栽培トレイユニットの絶対数は、用いる特定の保管トレイの寸法およびタワー内に保管または収納される栽培トレイの全充填重量を管理する保管タワー内部の器機の容量に依存することになる。
【0037】
したがって、本発明によれば、１つまたは複数の自動垂直保管タワーを備えた植物栽培システムであって、上記各タワーはこれまでに規定した複数の統合型栽培トレイを有し、上記各トレイの下面には植物栽培に適合する照明源が収容され、上記複数のトレイは各保管タワー内において中央昇降機構の両側にある一対の積層体内に垂直方向に保管される、上記システムがさらに提供される。
【0038】
保管位置では、各栽培トレイは一対の支持張り出し棚によって支持される。中央昇降機構により、栽培トレイユニット構成は適宜上昇したり下降したりする。１つまたは複数の栽培トレイを保管タワー内に導入するには、栽培トレイを保管タワーの開口の前に置く。そして、栽培トレイの側部が所望位置において支持張り出し棚と正確に一直線上に並ぶと、栽培トレイは上昇位置と保管位置の間を機械的に移送されタワー内に自動的に移送される。この保管システムは、任意の特定の栽培トレイまたは一連の栽培トレイを保管位置から自動的に取り出し、保管タワー内部において少なくとも１つの中央ワークステーションすなわち中央処理ハッチと一直線上にある管理位置に返送することができることに特に特徴があり、各中央ワークステーションは、監視・処理・植栽すなわち充填・抜き取り・検査・散水・収穫などの植物管理またはトレイ管理を可能にする少なくとも１つの開口を備えている。なお、開口の寸法は、栽培トレイユニットが自動的にタワー内部の積層体から取り出されて管理位置に押し出されることを可能にするのに適切な寸法である。管理位置にあるとき、栽培トレイは完全に保管タワー内部の保管ユニットの積層体の外側にあり、これによりこの位置にあるときは栽培トレイユニット全体へのアクセスが容易になる。栽培トレイユニットは、管理位置にあるときでも支持・移送機構と係合した状態を常に維持する。開口はタワーのいずれか一方の側にあってもよいし、タワーの両側にあってもよい。以後、「処理ハッチ」または「ハッチ」という用語が使われた場合、別途特定されない限り、この用語は「中央ワークステーション」という用語も追加で包含すると考えるべきである。
【0039】
管理位置は、１つまたは複数の栽培トレイにアクセスするための少なくとも１つの開口を有する少なくとも１つの処理ハッチと一直線上にある。
【0040】
したがって、本発明によれば、１つまたは複数の自動垂直保管タワーを備えた植物栽培システムであって、上記各タワーは複数の統合型栽培トレイを有し、それら各トレイの下面には植物栽培に適合する照明源が収容され、上記複数のトレイは各保管タワー内で中央昇降機構の両側にある一対の積層体内に垂直方向に保管され、上記栽培トレイは昇降位置と保管位置の間を機械的に移送され、上記栽培トレイは保管位置から管理位置まで自動的に取り出し可能である、上記植物栽培システムがさらに提供される。
【0041】
本発明のさらなる態様によれば、本明細書で規定する完全に自動化された方法であって、栽培トレイを１つまたは複数の処理ハッチへ取り出したり返送したりすることにより、トレイに収容されている植物を監視、処理、植栽、かつ／または収穫するためのアクセスが可能になる、上記方法が提供される。
【0042】
本発明に係る自動栽培タワーの以下の態様は、上記照明源が各栽培トレイの下面に設けられたＬＥＤ照明源である、という態様と関連して説明する。
【0043】
本明細書に記載するＬＥＤ照明源を有する栽培トレイの特に有用な特徴は、トレイの下面にある照明源により、保管トレイを完全な照明アレイとしてＬＥＤ設計に統合できることである。このようなＬＥＤに基づくトレイの下面にある照明源は一体型ヒートシンクを備えており、照明の波長および強度をトレイ単位で変化させることが可能な低電圧ＤＣで稼働させると有利である。加えて、このトレイ構成により、保管位置における照明の自動ＯＮ／ＯＦＦが可能になる。
【0044】
本発明の自動タワーはＬＥＤ照明源を備えており、トレイが保管位置にあるとき、任意の特定のトレイに関連する照明源への電源は自動的にＯＮ／ＯＦＦされる。
【0045】
したがって、本発明によれば、１つまたは複数の自動垂直保管タワーを備えた植物栽培システムであって、上記各タワーは複数の統合型栽培トレイを有し、それら各トレイの下面には植物栽培に適合する低電圧ＤＣ照明源が収容される、上記植物栽培システムが提供される。
【0046】
したがって、本発明によれば、１つまたは複数の自動垂直保管タワーを備えた植物栽培システムであって、上記各タワーは複数の統合型栽培トレイを有し、それら各トレイの下面には植物栽培に適合するＬＥＤ照明源が収容される、上記植物栽培システムがさらに提供される。
【0047】
したがって、本発明によれば、１つまたは複数の自動垂直保管タワーを備えた植物栽培システムであって、上記各タワーは複数の統合型栽培トレイを有し、それら各トレイの下面には植物栽培に適合するＬＥＤ照明源が収容され、このＬＥＤに基づくトレイの下面にある照明源は、一体型ヒートシンクを備えており、照明の波長および強度をトレイ単位で変化させることが可能な低電圧ＤＣで稼働する、上記植物栽培システムがさらに提供される。
【0048】
本発明のさらなる態様によれば、１つまたは複数の自動垂直保管タワーを含む完全に自動化された植物栽培方法であって、上記各タワーは複数の統合型栽培トレイを有し、それら各トレイの下面には本明細書で規定する植物栽培に適合するＬＥＤ照明源が収容され、栽培トレイを１つまたは複数の処理ハッチへ取り出したり返送することにより、トレイに収容される植物を監視、処理、植栽、かつ／または収穫するためのアクセスが可能になる、上記方法が提供される。
【0049】
ＬＥＤに基づくトレイの下面にある照明源を用いる特別な利点は、照明分布の最適化を可能にすること、特に格子状の照明パターンの供給にあることを出願人は見出した。したがって、本発明によれば、本明細書で規定する１つまたは複数の自動垂直保管タワーを含む完全に自動化された植物栽培方法であって、ＬＥＤ照明源は格子状の照明パターンを供給するように構成された、上記方法がさらに提供される。
【0050】
パネルの下面に取り付けることができる複数のＬＥＤプリント基板（ＰＣＢ（printed circuit board））片により適切な照明源が構成され、このパネルをあいているトレイに挿入すると、下面照明アセンブリを有するトレイが構成される。この場合の好適な態様では、４枚の挿入パネルが帯状に配置され、次いで所定の位置にねじ留めされて上記照明アセンブリが構成される。
【0051】
この場合に使用する栽培トレイには、各トレイの下面の各端に配置された１つまたは複数の移送用突起があると有利である。この構成は、トレイのずれが生じてしまうリスクおよびそれに伴うシステムの問題（例えばトレイはずれると突起を飛び越えてしまいタワーシステムでの滑らかな移動に異常が生じてしまう等）を低減するのに特に有用である。
【0052】
上記自動垂直保管タワーのそれぞれにおける動作システムは、シャフトの同期を可能にする手段を備えていると有利である。これは、各タワーの両側にあるモータを同期させるタイミングシャフトか、またはより好ましくは、シャフトの一方側にあるモータが他方側にある駆動機構を作動させる動力シャフトにより実現してもよい。このような同期手段を備えることにより駆動チェーンを十分に同期させることが可能になる。移送システムに同期シャフトを組み込んだこのシステムの利点は特に有用である。２つの独立したモータがトレイを前方に進める前にトレイが完璧に真っ直ぐであることを確認するために、高価な感知装置および／または調整された制御装置を用いる必要性がなくなるからである。図１７にトレイ同期シャフトと負荷共有モータを組み込んだ上記システムを示し、図９には単一モータを有する動力シャフトを示す。
【0053】
したがって、本発明のさらなる態様によれば、本明細書に規定する複数の統合型栽培トレイを有する自動垂直保管タワーであって、動作システムは、タワーの両側にあるモータを同期させるタイミングシャフトを昇降機内部にさらに備えている、上記タワーが提供される。タイミングシャフトによりモータの同期性が常に維持されると有利である。なお、これは、本明細書に記載の自動システムの稼働時、特にユニットがシステム内部で移動しているときにモータの同期性が維持されることを意味する。
【0054】
電力源を供給するために自動保管タワー内で任意の適切なモータを利用してもよいし、または統合型トレイを下降させることによる保管タワー内への移動、すなわち挿入位置または管理位置から保管位置への移動、を促進するために任意の適切な発電機を利用してもよい。ここで用いる適切なモータシステムとしては、かご型モータが挙げられる。
【0055】
かご型モータのような適切な電力源を組み込んだ本明細書に規定する自動保管タワーシステムでは、発生した電気エネルギはかご型モータのインバータ駆動部に送られ、余剰電力はすべて電気パネル側の制動抵抗器において熱エネルギとして消費される。出願人は、エネルギ効率のよいシステムであって、上記余剰電力を熱消費させて無駄にするのではなく、この追加の電力源を１つまたは複数のタワーにおいて昇降機モータの機械的動作システム間に直接分配する、上記システムをさらに開発した。この直接分配構成では電気を別のかたちに変換する必要が一切ない。すべてのタワー内部のトレイを同時または実質的に同時に下降させたい場合であっても、電力源はこの余剰電力を受け入れる容量のある１つまたは複数の制動抵抗器を組み込むように構成されているため、システムの安全な動作が確保される。
【0056】
したがって、本発明の別の態様によれば、一連の自動垂直保管タワーであって、各タワーは本明細書に規定する複数の統合型栽培トレイを有し、一連のタワーのうちの１つのタワーのトレイの下降移動に伴って発生する電力は、一連のタワーのうちの別のタワー内を上に向かう別のトレイの上昇移動の動力に利用される、上記一連のタワーが提供される。
【0057】
これまでに説明したようにこの電力共有システムは特に有用である。なぜなら、タワー・ネットワークにおける不断のトレイ移動が高電力需要を生じる可能性を認識して、システムには効率性が必要であるという問題に取り組むことにより、電力負荷を相殺するシステムの動作原則を利用する革新的な解決策を提供するからである。本明細書に記載の自動システムおよび方法での使用に適した電気回生システムの例を図面を参照しつつ以下でより詳細に説明する。
【0058】
本保管システムはコンピュータにより制御および操作され、このコンピュータは、各トレイ、その内容物および照明構成を識別し、そのトレイを中央ワークステーションすなわち処理ハッチにいつでも取り出すことを可能にする。上記複数のトレイは、自身の高さ以上の増加量でそれぞれの保管位置に間隔を空けて配置することができる。栽培サイクル時にトレイ間の距離を変えられる能力は本発明の特徴である。例えば、種蒔き後の最初の数日間および発芽時や早期確立時期は、作物の間隔を増加量１として垂直方向１メートル当たりのトレイ数を最大化することができる。その後この距離は作物の成長に伴い徐々に着々と伸ばされ、照明と作物の頂部の間の正しい距離を維持することが可能となる。
【0059】
したがって、本発明によれば、本発明に規定する完全に自動化されたシステムであって、一連の栽培トレイを任意の保管タワー内部に収納することができ、１つのトレイと別のトレイの間の垂直方向における間隔を植物栽培サイクルの間中変化させることができ、その際、各トレイ間の最小垂直方向間隔は少なくともトレイの高さである、上記システムがさらに提供される。
【0060】
したがって、本発明によれば、これまでに規定した方法であって、１つのトレイと別のトレイの間の垂直方向における間隔を植物栽培サイクルの間中変化させることができ、その際、各トレイ間の最小垂直方向間隔は少なくともトレイの高さである、上記方法が提供される。
【0061】
栽培タワーの設置面積はトレイのサイズによって決まるものであり、一方の寸法はトレイ長によって決まり、他方の寸法は典型的にはトレイ幅の少なくとも３倍である。栽培タワーの高さは、トレイが垂直方向に積層されたときのトレイ間の増加距離およびトレイの数によって決まる。栽培タワーは、その外側を被覆および絶縁することで建築基準を満たす安全で強靭な自立構造体である。
【0062】
よって、計画的に配置された栽培タワー・ネットワークは、下にある処理ハッチを覆うとともに内部処理領域として用いられるのに十分な耐候性および絶縁性を有する内部空間を形成して、上方に設けられた屋根構造体の支柱としての役割を果たす。あるいは、自立式の特注筐体によりタワー・ネットワーク全体を囲うように覆うか、または各タワーが適切に被覆されている場合は、上記自立式の特注筐体によりタワー間の内部領域を囲うように覆うことで、タワーの開口、処理ハッチ、および植物トレイ管理領域を保護することができる。
【0063】
本発明により、栽培サイクルの間中温度およびＣＯ２を非常に高精度で制御可能になり、標準的なグリーンハウスや静的多層システムで行われているものより遥かに精度のよい制御が可能となる。これは、１つまたは複数の換気システムを設け、タワーの内側および／または外側を冷却することにより達成される。本明細書で規定した自動システムでは、冷却用空気は保管タワー内部において各トレイの上部を横断するように正確に流れ、この冷却用空気はタワーの頂部に設けられた蒸発冷却器により典型的には供給される。冷却用空気は必要に応じてダクトで送られ、典型的には中央昇降シャフト内を下方に流れ、温度センサ付きのルーバを通して排出されて、所望の温度が達成される。この方法を用いて、タワー内のさまざま地点で異なる温度を達成して栽培条件を満たすことができると有利である。この換気方法はＣＯ２の増強に理想的に適合しており、その場合、追加のＣＯ２を適宜気流に注入することができる。これによりＣＯ２は典型的には３００ｐｐｍ〜５００ｐｐｍから１０００ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍまで増加することになる。多くのタワーにおいて局所的発電（典型的には気体による）が許容されている場合は、排出されたＣＯ２は気流に直接供給されることになる。
【0064】
各タワーが被覆されていない状態で建物の内側にある場合、冷却およびＣＯ２制御は建物全体に対して行われうるが、各タワーが被覆されている場合は、冷却およびＣＯ２制御はタワー毎に独立して行われる。高温気候下において、熱と電力とＣＯ２の３つの発生を規模が許容するのであれば、吸収式冷凍機の稼働に排熱を用いるという可能性が存在する。これにより、栽培環境全体は、温度・湿度・ＣＯ２が総合的に制御された「閉」栽培環境となる。
【0065】
したがって、本発明によれば、換気・冷却システムをさらに備えた、本明細書に規定する任意の態様に係る完全に自動化されたシステムであって、上記換気・冷却システムはタワーの内側または外側に設けることができる、上記自動化されたシステムがさらに提供される。
【0066】
したがって、本発明によれば、これまでに規定した方法であって、温度・湿度・ＣＯ２濃度が、タワーの内側または外側に収容することができる換気・冷却システムにより制御される、上記方法が提供される。
【0067】
理解されるように、本明細書に記載される新規の自動保管タワー構成は、特にタワー内の状態を効率よく管理できるため、植物の栽培と保管の両方における使用に適している。したがって、本発明によれば所望の度合いまで成長した植物原料を保管するシステムがさらに提供される。理解されるように、可能な限り最適な状態に植物を維持できる能力は、特定の段階もしくは成長段階または特定の状態で継続的かつ確実に植物を供給する能力に基づき商業的運営において重要である。
【0068】
本明細書で詳細に記載した新規の自動保管タワーシステムは、任意の物質または任意の各物質の混合体の保管における使用に適している。本発明のタワーシステムは、多目的自動保管タワーシステムである。本明細書に記載の完全に自動化された保管タワーシステムには、温度および／または湿度が制御された条件下で大量または特定の量を保管することが望ましいあらゆる物質を保管することができる。
【0069】
本発明のさらなる態様によれば、温度および／または湿度制御された物質保管を可能にする完全に自動化されたシステムが提供される。
【0070】
したがって、本発明によれば、温度および／または湿度制御された物質保管を可能にするのに適した、複数の統合型栽培トレイを有する自動多層垂直栽培保管タワーにおいて、複数の個別の保管トレイユニットの積層体を２つ備えた上記タワーであって、上記各トレイの下面は任意で照明源を収容するように構成することができ、
上記複数のトレイは、上記一対の積層体内部において垂直方向に保管され、
上記積層体は、保管タワー内で中央昇降機構の両側に設けられ、
保管トレイは、タワー内部で昇降位置と保管位置の間を機械的に移送され、
保管トレイは、保管位置から管理位置まで自動的に取り出し可能であり、この管理位置はタワーの外側にあり、
上記管理位置は少なくとも１つの中央ワークステーションと一直線上にあり、
各中央ワークステーションは、１つまたは複数の保管トレイにアクセスするための少なくとも１つの開口をタワー外部に備えている、上記自動多層垂直栽培保管タワーが提供される。
【0071】
さらなる態様によれば、温度および／または湿度制御された物質保管を可能にするのに適した、複数の統合型栽培トレイを有する自動多層垂直栽培保管タワーは、複数の個別の保管トレイを備え、それら保管トレイの下面にはＬＥＤ照明が配置されている。
【0072】
なお、照明を供給する手段に関連する本明細書に記載の新規な植物・栽培システムの各態様は、保管トレイに基づくシステムであれば同様に適用できる。また本明細書に記載のタワーの自動化、タワー内の状態管理、および保管トレイに基づく完全に自動化されたタワー内部の照明に電力を供給する手段に関連する態様についても同様である。
【0073】
理解されるように、大半の商品および原料の保管には、保管トレイの上または下に照明のない自動多層垂直栽培保管タワーを使用することがもっとも効率のよい方法となる。
【0074】
本明細書に記載の完全自動化多層保管タワーシステムによれば、カスタマイズ化された冷蔵または加熱保管状態を可能にするために、温度および／または湿度を効果的に制御する手段が提供できると有利である。
【0075】
したがって、本発明のさらなる態様によれば、保管に適した完全自動化温度制御多層保管タワーシステムであって、１つまたは複数のタワー内部で、温度ならびに／もしくは湿度、および／または任意でＣＯ２濃度が制御された、上記タワーシステムが提供される。
【0076】
本明細書に規定する１つまたは複数のタワーのそれぞれは、冷却・加熱ユニットと、周囲環境に空気を排出する手段と、各タワー内部で気流にＣＯ２ガスまたはＨ２Ｏミストを加える手段とをさらに備えている。空気排出手段としては、一対または複数対の自動ルーバや一対または複数対のファンなど、任意の適した手段を利用してもよい。自動ルーバを用いる場合、周囲環境への空気放出を効率的に行える限り、任意の適したサイズのルーバを用いてよい。好適な態様では、上記ガスまたはミストは各タワーの上部付近で導入され、上記空気排出手段は、効率的な空気流や温度・湿度管理を行うために各タワーの両側に配置される。
【0077】
したがって、本発明によれば、これまでに記載した任意の態様に係る１つまたは複数の自動タワーであって、この自動タワーは、換気・ＣＯ２・冷却のためのシステムをさらに備えた、上記タワーがさらに提供される。温度・湿度・ＣＯ２濃度は、上記１つまたは複数のタワーの内側で制御される。
【0078】
各自動垂直保管栽培タワーの動作システムは、必要に応じて、処理ハッチへ運ばれるトレイを個々に識別および循環させることができる。一連のタワーが設けられる場合は、中央動作システムにより、一連のトレイを一連のハッチへ運んで効率的な植物管理またはトレイ管理をしている。各ハッチでは、新たな植物および／または種子を仕込んだり、作物を収穫することができる。しかしながら、散水および受粉のために作物を一箇所に運ぶことで、本発明の垂直保管タワーに保管された複数のトレイを１つの散水システムで管理可能であるということは、本発明の特別な特徴である。
【0079】
散水および灌漑の方法は、本明細書に記載の垂直保管タワーシステムで栽培される特定の作物の特性に依存することになり、単純な自動樹上灌水やエブ・アンド・フロー方式の給水、または水耕栽培や空中栽培のより高度な形態を必要としうる。灌漑の精密な制御は、重量ロードセルを使用して灌漑サイクル間の水使用を算出することで達成することができる。中央ワークステーションすなわちハッチにより、任意の特定のトレイ内の植物の検査・計量・試料化・撮影がその一地点で可能になるとともに、適切なデータ捕捉・報告システムを介した遠隔監視も可能となる。中央処理ハッチにトレイが運ばれると、照明構成の遠隔監視および遠隔記録も可能になる。このような入力変数を包括的に電子データとして記録する機能により、短期間と長期間の両方における植物栽培および商業的目的に関する詳細な報告の作成が可能になり、トレイ単位、作物単位、またはタワー単位での栽培実務の長期継続的な発展および最適化につながる。たった１つ栽培パラメータを変えるだけで比較検討を行うことができ、栽培・照明システムの継続的な向上および発展が可能になる。さらに、データ記録の電子的性質により、世界規模で任意のインターネット接続地点から遠隔報告・管理することが可能になる。
【0080】
本明細書に規定する複数の統合型栽培トレイを有する自動垂直保管タワーは、１つまたは複数のタワー内部での単一作物の栽培および監視、連続配置された１つまたは複数のタワー内部にそれぞれ収納された一連の異なる作物の栽培および監視、１つのタワー内部での１つまたは複数の作物の栽培および監視、および連続配置された１つまたは複数のタワー内部での１つまたは複数の作物の栽培および監視に用いてもよい。
【0081】
理解されるように、保管タワーが「連続配置される」という場合、これは１つまたは複数のタワーが互いに向き合った状態にある平行配置と、２つ以上のタワーが互いに横並びの状態にある配置の両方を包含する。
【0082】
したがって、本発明によれば、これまでに規定した自動植物栽培方法であって、この方法はコンピュータ接続された処理ハッチに栽培トレイを循環させて、照明・波長周波数・強度・光周期などの入力パラメータについてのデータを監視・収集する上記方法、およびこれら入力パラメータに基づく植物栽培方法の自動管理がさらに提供される。
【0083】
本明細書に規定する１つまたは複数の保管タワーは、特注した建物の内側または適切な既存の建物内部のいずれに収納してもよいことは明らかである。また、１つまたは複数のタワーは外部環境に配置してもよい。上記１つまたは複数のタワーが各要素からの影響を受けやすい場合、植物栽培および保管システムを保護するために、それらタワーの外部は適切な被覆材料により被覆してもよい。この場合の使用に適した被覆材料としては、耐候材料および／または絶縁材料が挙げられる。タワーユニットの特定の位置および／または栽培される特定の作物に応じて求められる水準の耐候性および／または絶縁性を可能にする限り、任意の適切な被覆構成を利用することができる。
【0084】
１つまたは複数のタワーが外部環境に配置される場合、タワーを保護するだけでなく、植物管理中の栽培トレイユニットを保護するとともにトレイの中身の監視を容易にするために、個々の処理ハッチまたは複数のハッチは植物管理中に栽培トレイユニットを取り囲むとともにタワー前面位置からのアクセスのみを可能とし、または２つ以上のタワーが連続するか平行に配置されている場合は、処理ハッチへのアクセス領域および処理ハッチそれ自体が、例えば頭上の屋根や一連のポーチ、または特注の筐体などにより環境から適切に保護される。図１１に一連のタワーを示す。これらタワーの外部は被覆されており、処理ハッチは屋根構造体により保護されている。理解されるように、植物トレイ管理用の内部環境を可能にするために、タワーシステム間のこの中央領域を取り囲むことにより付加的な保護が可能になる。したがって、本発明によれば、保管タワーと植物トレイ管理領域の両方の保護を可能にする、本明細書に規定の自動システムがさらに提供される。
【図面の簡単な説明】
【0086】
【図1】本発明に係る多層垂直栽培タワー保管システムでの使用に適した個別の栽培トレイユニットの好適な実施形態の等角図である。
【図2(b)】側壁４、突起３３、および基部５を有する図１に示した個別のユニットのさらなる好適な実施形態の端面図であり、その上には防水植栽トレイ挿入物がさらに配置され、ユニット基部５の下面にはＬＥＤ照明６が配置されている。
【図2(c)】側壁４、突起３３、および基部５を有する図２（ａ）に示した個別のユニットの好適な実施形態の側面図であり、その上には防水植栽トレイ挿入物がさらに配置され、ユニット基部５の下面にはＬＥＤ照明６が見られる。
【図3】個別の栽培・照明トレイユニットの代替例の等角図であり、ユニットの下面には複数のＬＥＤ片が配置され、このユニットも本発明に係る多層垂直栽培タワー保管システムでの使用に適している。
【図8】図３に示した個別のユニットの多層積層体を収容した被覆・冷却垂直保管タワーの実施形態の等角図である。図８では図３に示した個別のユニットの積層体を示したが、図１に示した個別のユニットの積層体も図８のタワーでの使用に適していることは容易に理解されたい。
【図9】垂直保管タワーの代替的実施形態の前面図であり、非被覆状態で図１に示した個別のユニットの積層体を収容している。 図９では図１に示した個別のユニットの積層体を示したが、図３に示した個別のユニットの積層体も図９のタワーでの使用に適していることは容易に理解されたい。図９に示した代替的実施形態でも、図８で示した特定の実施形態と同様の外部被覆および冷却手段、あるいは図１０に示す外部被覆および１つ以上の冷却ユニットならびにルーバを組み込めることは容易に理解されたい。
【図10】図３に示した個別のユニットの積層体を収容している図８に示した垂直保管タワーの好適な実施形態が、冷却ユニットおよびルーバを備えた場合の側面図である。図１０では冷却ユニットおよびルーバが追加されている。
【図11】対称的ネットワークとして構築された１２個の垂直保管タワーの好適な実施形態の上面図であり、この対称的ネットワークにより、建築基準要件を満たすことができる耐候性および絶縁性を有する恒久的な建築物において、垂直保管タワーの屋根を覆う恒久的な屋根構造体の下に中央内部作業空間が形成される。なお、図８または図９に示すタワー構成のいずれもこの対称的ネットワークでの使用に適している。
【図14】本発明の一態様および図１に係る個別の栽培・照明トレイユニットが、図９に係るタワー構成において、自動移送機構によって保管位置の張り出し棚と垂直昇降シャフトとの間を移送される様子を示す好適な実施形態の側面図である。
【図16】垂直植物栽培システム用の垂直照明を可能にする代替的実施形態である枠組みトレイ構成の分解図である。
【図17】同期する二重モータシステムの側面図である。
【図18】電気回生システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0087】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態を記載する。図４〜図８および図１０〜図１３には、図３に示した栽培・照明統合型トレイシステムの特徴と、そのようなトレイを、本発明にしたがって、栽培パラメータデータのデジタル監視・報告下における冷却およびＣＯ２増強を伴う自動垂直保管タワー構成で使用した場合とを詳細に示す。
【0088】
図１、図２、図８〜図１０、図１４、および図１５には、図１に示した栽培・照明統合型トレイシステムの特徴と、そのようなトレイを、本発明にしたがって、栽培パラメータデータのデジタル監視・報告下における冷却およびＣＯ２増強を伴う自動垂直保管タワー構成で使用した場合とを詳細に示す。
【0089】
図１６には、自動垂直保管タワー構成内で上部栽培トレイユニットと下部栽培トレイユニットの中間に枠組みトレイを配置した場合の一例を示す。
【0090】
理解されるように、上記特徴のそれぞれは特定のトレイ構成およびタワー構成と関連して示すが、これら特徴はこれまでに規定した任意の特定のシステムおよび／または方法と組み合わせて本発明のさらなる態様を実現してもよく、そのような態様は本明細書に包含される。
【0091】
本実施形態では、個々の挿入トレイは１つまたは複数のユニットに収納される。本明細書で規定する挿入トレイは、支持または保持用の防水トレイ、１つまたは複数の種子トレイ、１つまたは複数の植木鉢、水耕栽培システム、または空中栽培システムである。
【0092】
図１に示すように、各ユニット１は、下端４から少し離れた位置にある上端３ａおよび３ｂを有する側壁２ａおよび２ｂを有する。下端４はユニット基部５を囲み、ユニット基部５は、種子トレイ、植木鉢、水耕栽培システム、または空中栽培システムを保持する挿入トレイ（図示せず）を支持する。いくつかの個々のＬＥＤをそれぞれが備えている複数のＬＥＤプリント基板（ＰＣＢ（printed circuit board））片６が、任意の適切な手段（典型的には接着性熱テープ７）により、ユニット基部５の下面に取り付けられている。トレイには１つまたは複数の突起３３が設けられている。図１に示す特定の構成では、一対の突起が設けられており、うち一方がトレイ端部のいずれか一方に配置されている。これまで説明したように、これら突起は、基部５の両端においてユニットの下面に配置してもよい。図１９に異なる突起構成を有する代替的実施形態を例示する。
【0093】
図１に示す構成におけるユニット基部と統合型ＬＥＤ片とを組み合わせたこのアセンブリにより、栽培・照明統合型アレイにヒートシンクが形成される。
【0094】
代替的実施形態では、図１に例示および記載した以下の特徴を有するユニットも可能になる。そのユニットは、下端４から少し離れた位置にある上端３ａおよび３ｂを有する側壁２ａおよび２ｂを有し、下端４はユニット基部５を囲み、ユニット基部５は、種子トレイ、植木鉢、水耕栽培システム、または空中栽培システムを保持する挿入トレイを支持するのに適している。トレイには１つまたは複数の突起３３が設けられ、これら突起は、図１および図３に示されるように両端にあってもよいし、または図１９に示されるように両側にあってもよい。
【0095】
図２に、栽培中の植物が図１に示すユニット１に配置された状態の挿入トレイの例を示す。この図では、ユニット基部５と、適切な手段７によってユニット基部５の下面に固定されたＬＥＤをその上に有するＰＣＢ片６との関係がより明確に規定される。
【0096】
図３に示すように、各ユニット１は、下端４から少し離れた位置にある上端３ａおよび３ｂを有する側壁２ａおよび２ｂを備えている。下端４はユニット基部５を囲み、ユニット基部５は、種子トレイ、植木鉢、水耕栽培システム、または空中栽培システムを保持する挿入トレイ（図示せず）を支持する。いくつかの個々のＬＥＤをそれぞれが備えている複数のＬＥＤプリント基板（ＰＣＢ（printed circuit board））片６が、任意の適切な手段（典型的には接着性熱テープ７）により、ユニット基部５の下面に取り付けられている。トレイには突起３３がいくつか設けられている。図３に示す特定の構成では、トレイの両端にいくつかの上記突起が配置されている。
【0097】
図３に示す構成におけるユニット基部と統合型ＬＥＤ片とを組み合わせたこのアセンブリにより、栽培・照明統合型アレイにヒートシンクが形成される。
【0098】
図４に、図３に示すユニット１上に配置された挿入トレイの例を示す。この図では、ユニット基部５と、適切な手段７によってユニット基部５の下面に固定された個々のＬＥＤ（図示せず）を有するＰＣＢ片６との関係がより明確に規定される。
【0099】
図５を参照すると、栽培・照明統合型トレイユニット１は、ＰＣＢ片６上の各ＬＥＤ８間の距離を変えるともにＰＣＢ片６間の間隔を変化させることによりさまざまな数のＬＥＤ８を用いて組み立てて、所望の波長周波数および強度を達成することができる。図５では、各ＰＣＢ片６は互いに平行に配置されており、側部２ａと２ｂの間で基本的にユニット基部５の幅にわたって延在している。また一連の平行片は、トレイの略全長にわたって配置されている。理解されるように、任意の特定の基部５の下部に配置されうるＬＥＤ８の絶対数は、特定のユニット１の寸法と、選択された植栽作物にとって望ましい波長周波数および強度を発生させるために採用されたＰＣＢ片の特定の数・構成とに依存することになる。なお、図５に示す特定のユニットには両端に配置された個々の突起がいくつかあるが、本段落および図５に係るＬＥＤ構成は、本明細書に記載の自動栽培タワーでの使用に適した他の任意のユニット、特に図１に示すような両端に一対の突起を有するユニットにも適用することできる。
【0100】
図６を参照すると、ＬＥＤを備えたＰＣＢ片６への電力供給は、正接続部１０と負接続部１２を有し、ユニット１の略全長にわたって取り付けられているＤＣ低電圧母線９により可能となる。母線９はトレイにねじ留めしてもよいし、またはトレイに適切に取り付けるか埋め込んでもよい。なお、図６に示す特定のユニットには両端に配置された個々の突起がいくつかあるが、図６および図７に係るＬＥＤ構成は、本明細書に記載の自動栽培タワーでの使用に適した他の任意のユニット、特に図１に示すような両端に一対の突起を有するユニットにも適用することができる。
【0101】
図７を参照すると、各トレイユニット１が自動タワー（図示せず）内部でその保管位置に配置されると、母線９とコネクタ１０および１１との間では正電荷の電気接触が達成され、母線９とコネクタ１２および１３との間では負電荷の電気接触が達成されて、正の低電圧ＤＣ接続と負の低電圧ＤＣ接続の両方が実現する。この接続システムにより、ユニットがタワー内に保管されると、ユニット１の基部５の下面に取り付けられたＰＣＢ片６により可能となるＬＥＤ照明システムに自動的にスイッチが入り、また管理のためにユニットがタワーから取り出されるとＬＥＤシステムのスイッチは自動的に切れる。ＡＣ‐ＤＣインバータ１４は、低電圧ＤＣが正コネクタ１１と負コネクタ１３にワイヤ接続された状態で、タワーの被覆された外壁上に存在しうる地点２８においてタワーの外部に取り付けられている。なお、図５に示す特定のユニットには両端に配置された個々の突起がいくつかあるが、本段落および図７に係るＬＥＤ配置は、本明細書に記載の自動栽培タワーでの使用に適した他の任意のユニット、特に図１に示すような両端に一対の突起を有するユニットにも適用することができる。
【0102】
図８を参照すると、各トレイユニット１は、処理ハッチ１６から、耐候性を有する絶縁材料２８で外側が被覆されている垂直保管タワー１５ａ内の中央昇降シャフト１７へ搬送される。この図では、上記絶縁材料は、一連の水平方向片としてタワー表面に設けられている。タワーユニットの特定の地理的位置および／または栽培する特定の作物に応じて求められる水準の耐候性および／または絶縁性を可能にする限り、任意の適切な被覆構成を利用できることは明らかである。次いでユニット１は昇降ベルト１８により垂直方向に引き上げられる。昇降ベルト上には、自動トレイ移送機構ユニット２９が中央昇降シャフト内で一対の締め具３４（うち一方のみを図示）により両側から固定されている。保管タワー内の任意の特定の位置へのユニット１の移送は駆動モータ１９によって駆動され、ユニット１は張り出し棚２０に沿ってタワー内の所望位置に配置される。次いでユニット１は、タワー１５内部の保管ユニット前方積層体２１または保管ユニット後方積層体２２のいずれかに存在しうる自身の保管・栽培位置に自動トレイ移送機構２９により移送される。なお、「前方」「後方」という用語は、中央処理ハッチ１６に対するそれらの相対位置に基づいて用いられ、ハッチと直接一直線に並んでいるものを前方と称し、中央昇降シャフトの反対側でハッチと対向する位置にあるものを後方と称す。この時点で、ユニット１の電気接続１０、１１、１２、１３（図示せず）が確立され、ユニット１の下面にあるＬＥＤ照明８（図示せず）は自動的に稼働する。各ユニット１は、照明アレイ８を植栽・散水・収穫・点検・計量・撮影・監視する目的に必要となる頻度で、自動的に保管タワーから取り出し可能であり、かつ処理ハッチ１６に返送される。このような取り出しおよび管理／監視の頻度は、サイクル時間と保管タワー１５ａにあるトレイの数に依存する。図に見られるように、タワーのカバー部には冷却・加熱ユニット２３も配置されている。理解されるように、この冷却・加熱ユニットは、タワーの地理的位置またはタワー内で栽培される特定の作物に応じて最も効率のよい制御水準を達成するという需要に応じて、適宜、タワーの内部か外部のいずれかに配置される。
【0103】
図９を参照すると、各トレイユニット１は、処理ハッチ１６から垂直保管タワー１５ｂ内の中央昇降シャフト１７へ搬送される。次いでユニット１は昇降ベルト１８により垂直方向に引き上げられる。昇降ベルト上には、自動トレイ移送機構ユニット２９が一対の締め具３４（うち一方のみを図示）により中央昇降シャフト内で所定位置に保持されている。保管タワー内の任意の特定の位置へユニット１の移送は駆動モータ１９によって駆動され、ユニット１は張り出し棚２０に沿ってタワー内の所望位置に配置される。次いでユニット１は、タワー１５ｂ内部の保管ユニット前方積層体２１または保管ユニット後方積層体２２のいずれかに存在しうる自身の保管・栽培位置に自動トレイ移送機構２９により移送される。なお、「前方」「後方」という用語は、中央処理ハッチ（図示せず）に対するそれらの相対位置に基づいて用いられ、ハッチと直接一直線に並んでいるものを前方と称し、中央昇降シャフトの反対側でハッチと対向する位置にあるものを後方と称す。なお、図８に示した特定の構成と関連して説明された電気的構成および自動取り出し形態は、図９のタワー１５ｂにも同様に適用される。
【0104】
図８のタワー１５ａでは、中央自動トレイ移送機構は、ユニットをタワーの内部／外部に移送する動きを可能にする中実の内部トレイを備えている一方、図９のタワー１５ｂでは、この中央機構は中空の内部トレイを備えている。理解されるように、ここでの使用に適した別の基部構成としては、メッシュ状または格子状の基部や簀の子状の構成やその他の構成が挙げられる。
【0105】
図１０を参照すると、被覆および冷却されたタワーユニット１５ａ内でトレイユニット１の２本の垂直積層体内で栽培される作物は冷却・加熱ユニット２３により定常温度に維持される。冷風または温風が中央昇降シャフト１７内を垂直に下方に送られると、この空気は自動ルーバまたはファン２７により周囲に排出されて所望の温度および湿度水準が得られる。地点２４において気流にＣＯ２またはミストを加えてＣＯ２濃度および湿度を上昇させることもできる。
【0106】
したがって、本発明のさらなる態様によれば、これまでに規定した自動垂直保管タワーであって、このタワーは、冷却・加熱ユニットと空気を周囲に排出する手段とをさらに備えた、上記タワーが提供される。
【0107】
本発明のさらに別の態様によれば、これまでに規定した自動垂直保管タワーは、冷却・加熱ユニットと、空気を周囲に排出する手段と、タワー内で気流にＣＯ２ガスまたはＨ２Ｏミストを加える手段とをさらに備え、このガスまたはミストはタワー頂部に近い地点で導入され、上記空気排出手段は効率的な気流・温度・湿度管理を可能にするためにタワーの両側に配置されている、上記自動垂直保管タワーが提供される。
【0108】
空気排出手段としては、一対または複数対の自動ルーバや一対または複数対のファン２７など任意の適した手段を利用することができる。自動ルーバを用いる場合、自動ルーバは外部被覆されていてもよいし、または効率的に空気を周囲に放出するのに適した任意のサイズとすることもできる。
【0109】
図１１を参照すると、１つまたは複数の冷却・加熱ユニット２３をその表面に備えたカバーをそれぞれが有する一連の複数の栽培タワー１５ａが平行な列として並べられ、屋根構造体２５を複数の処理ハッチ１６の上方に配置することにより内部作業空間２６を形成するように構成されている。
【0110】
したがって、本発明のさらに別の態様によれば、一連の自動垂直保管タワーであって、各タワーはこれまでに規定された構成を有し、上記一連のタワーは、１つまたは複数の冷却・加熱ユニットがその表面に配置されたカバーをそれぞれが有する複数の栽培タワーであり、これらタワーが平行な列として並べられることでこれらタワーの複数の処理ハッチの上方にある屋根構造体によって保護される内部作業空間が形成される、上記一連の自動垂直保管タワーが提供される。
【0111】
図１２には、図８に示したタワー１５ａの自動トレイ移送機構ユニット２９の側面図を示す。この機構により、トレイユニット１は処理ハッチ１６からタワー内の保管位置へ移送されるか、またはタワー内のその保管位置から取り出されて管理のために処理ハッチへ移送される。この移送はモータ３０を稼働させることで行われ、収集スピゴット３２を備えるチェーン３１が、トレイユニット１を自動移送機構２９に移送するために、トレイユニット１の突起３３と連結する。トレイユニット１を含めたこの機構は、昇降機構１８により上昇または下降させられてその新たな位置へ運ばれ、次にトレイユニット１は自動移送機構ユニット２９によりその位置から自身の新たな位置へ移送される。
【0112】
図１３には、図１２に示した自動トレイ移送機構ユニット２９の俯瞰図を示す。この機構により、トレイユニット１は、処理ハッチ１６（図示せず）またはタワー内のその保管位置（図示せず）のいずれかから移送される。この移送はモータ３０（図示せず）を稼働させることで行われ、収集スピゴット３２を備えるチェーン３１が、トレイユニット１を自動移送機構２９に移送するために、ユニット１の突起３３と連結する。トレイユニット１を含めたこの機構は、昇降機構１８により上昇または下降させられてその新たな位置へ運ばれ、トレイユニット１は自動移送機構ユニット２９によりその位置から自身の新たな位置へ移送される。
【0113】
図１４には、図９に示したタワー１５ｂの自動トレイ移送機構ユニット２９の側面図を示す。この機構により、トレイユニット１は処理ハッチ１６からタワー内の保管位置へ移送されるか、またはタワー内のその保管位置から取り出されて管理するために処理ハッチへ移送される。この移送はモータ３０を稼働させることで行われ、収集スピゴット３２（図示せず）を備えるチェーン３１が、トレイユニット１を自動移送機構２９に移送するために、トレイユニット１の片側の突起３３と連結する。トレイユニット１を含めたこの機構は、昇降機構１８により上昇または下降させられてその新たな位置へ運ばれ、次にトレイユニット１は自動移送機構ユニット２９によりその位置から自身の新たな位置へ移送される。
【0114】
図１５に、本発明の一態様および図１に係る個別の栽培・照明トレイユニット１が、自動移送機構によって保管位置の張り出し棚と垂直昇降シャフトとの間を移送されるときの上面図を示す。図１５は、図１４に示した自動トレイ移送機構ユニット２９の俯瞰図である。図１５に示すように、この機構により、トレイユニット１は、処理ハッチ１６（図示せず）またはタワー内のその保管位置（図示せず）のいずれかから移送される。トレイユニット１を含めたこの機構は、昇降機構１８（図示せず）により上昇または下降させられてその新たな位置へ運ばれ、トレイユニット１は自動移送機構ユニット２９（図示せず）によりその位置から自身の新たな位置へ移送される。
【0115】
図１６には、本明細書に記載の自動タワーシステムでの使用に適した、栽培と照明の組み合わせ構成の代替的実施形態の前面図を示す。図１６（ａ）には、下端３６ａと、幅の狭い側壁３７ａおよび３７ｂ（図示せず）と、両端に一対の突起３８とを備えた枠組みトレイ３５ａを示す。下端３６ａは枠組みトレイの基部を囲み、この基部はＬＥＤ照明構成を支持する。図１６では、下にあるユニット１の植物に垂直に照明をあてるために、いくつかのＬＥＤ照明を枠組みトレイの基部の下面から懸垂式（吊り下げ式）に配置している。容易に理解されるように、上記枠組みトレイには、本明細書で説明したような任意の適した代替的ＬＥＤ構成を収容してもよい。枠組みトレイで用いるＬＥＤ照明は、いくつかの個々のＬＥＤをそれぞれが備えた複数のプリント基板（ＰＣＢ（printed circuit board））片６により構成され、任意の適した手段（典型的には接着性熱テープ）により枠組みトレイ基部の下面に取り付けられている。図１６（ｂ）には、上部ユニット１ａと、枠組みトレイ３５ａと、下部ユニット１ｂとを備えた栽培・照明複合型ユニットを示す。上部ユニット１ａおよび／または下部ユニット１ｂには、これまでに詳細に説明するともに図１で例示・説明した栽培・照明複合型ユニットを用いてもよいし、照明を備えていない栽培ユニットを用いてもよい。枠組みトレイは図１６（ａ）で説明・例示したものと同様である。
【0116】
容易に理解されるように、図１６（ｂ）に示した栽培・照明複合型ユニットは、３つのユニット１ａ、３５ａ、１ｂを栽培タワー全体に繰り返し配置した状態で、本明細書に記載した自動栽培タワーでの使用に適している。
【0117】
これもまた容易に理解されるように、上記枠組み構成を用いることで混合システムにおける栽培の適用性が高まり、そこでは、栽培タワーは、例えば図１６に示したような枠組みトレイを有する栽培・照明複合型ユニットをいくつかと、例えば図１および図３に示したような枠組みトレイを持たない栽培・照明複合型ユニットもいくつか備えてもよい。
【0119】
図１８には、本明細書に記載した自動タワーシステムで用いる電力回生システムを示す。このシステムでは、昇降機モータは、トレイを下降させる際（減速する際）は発電機として利用される。このエネルギは、既にインバータ・ドライブに蓄えられ、電気パネル側の制動抵抗器において熱として消費される。上記エネルギを熱として消費する代わりに、電気を別のかたちに変換することなく直接機械間に均等に分配してもよい。制動抵抗器は、定期点検などすべての機械を一度に下降させることが必要となった場合にも対応できるように備えられている。この仕組みを可能にする代替的な手段は電力が電源に戻るよう回生させることである。
【0120】
図１９を参照すると、ＬＥＤを備えたＰＣＢ片６への電力供給は、ユニット１の略全長にわたって取り付けられ、正接続１０および負接続１２を有するＤＣ低電圧母線９により供給される。母線９はトレイにねじ留めしてもよいし、またはトレイに適切に取り付けるか埋め込んでもよい。トレイ基部５の下面の両端には突起３３がいくつか配置されている。